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JP3277751B2 - Flat semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
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JP3277751B2 - Flat semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

Flat semiconductor device and method of manufacturing the same

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JP3277751B2
JP3277751B2 JP10552395A JP10552395A JP3277751B2 JP 3277751 B2 JP3277751 B2 JP 3277751B2 JP 10552395 A JP10552395 A JP 10552395A JP 10552395 A JP10552395 A JP 10552395A JP 3277751 B2 JP3277751 B2 JP 3277751B2
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terminal body
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10W74/00Encapsulations, e.g. protective coatings

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  • Die Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、対向する二つの主面に
それぞれ第一、第二の主電極を有する半導体チップを組
み込み、上下に主電極をもつ平型半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flat type semiconductor device having a semiconductor chip having first and second main electrodes on two opposing main surfaces, and having upper and lower main electrodes.

【0002】[0002]

【従来の技術】絶縁ゲートトランジスタ(以下IGBT
と略す)は、電圧駆動型で扱い易く、また少数キャリア
の注入による伝導度変調によりオン電圧が小さい等の特
長があり、パワースイッチングデバイスとして、モータ
PWM制御インバータなどに幅広く使われている。最
近の市場の要求は、IGBTの大容量化へと向かってき
ている。このような中で、IGBTの大容量化のため
に、一個のチップを大容量化する他に、チップを複数
個、同一パッケージ内に集積したモジュール構造が採用
されてきている。
2. Description of the Related Art Insulated gate transistors (hereinafter referred to as IGBTs)
Abbreviated as a voltage-switching type, which is easy to handle and has a small ON voltage due to conductivity modulation by minority carrier injection.
Etc. are widely used in the PWM control inverter. Recent market demands are toward higher capacity IGBTs . Under such circumstances, in order to increase the capacity of the IGBT, in addition to increasing the capacity of one chip, a module structure in which a plurality of chips are integrated in the same package has been adopted.

【0003】ところで、IGBTのようなMOS(金属
−酸化膜−半導体)構造の制御電極をもつパワーデバイ
スでは、半導体チップの一主面上にエミッタ電極とゲー
ト電極とが並んで作られている。このために、IGBT
チップをパッケージ容器に組み込む場合に、下面側に作
られたコレクタ電極は、IGBTチップを放熱体兼用の
金属ベース上にマウントして外部に引き出すことができ
るが、エミッタ電極と、ゲート電極とは別々に外部リー
ド端子を介して引き出す必要がある。そこで、従来のパ
ッケージ組立構造では、前記の金属ベースとともにパッ
ケージ容器の上面側にエミッタ、ゲート用の外部リード
端子を装備しエミッタ電極と外部リード端子、およびゲ
ート電極と外部リード端子との間に線径300μm 程度
のアルミニウム導線をワイヤボンディングして、引き出
すようにしていた。ところで、前記した従来の組立構造
では、コレクタ側からの放熱はできるが、エミッタ側か
らの放熱は殆ど行われないために電流容量が大幅に制限
される。また、大電流容量のものではエミッタ電極に接
続したボンディングワイヤの本数も多くなり、特に複数
個のIGBTチップを同一パッケージ内に組み込んでモ
ジュール化した構成では、ワイヤ本数が数百本にもおよ
ぶため、内部配線インダクタンスが増大して、スイッチ
ング動作時に大きなサージが発生するといった問題や、
信頼性的な問題なども発生する。
In a power device having a control electrode of a MOS (metal-oxide-semiconductor) structure such as an IGBT, an emitter electrode and a gate electrode are formed side by side on one main surface of a semiconductor chip. For this, IGBT
When the chip is incorporated in a package container, the collector electrode formed on the lower surface side can be pulled out by mounting the IGBT chip on a metal base that also functions as a radiator, but the emitter electrode and the gate electrode are separated. Must be pulled out via an external lead terminal. Therefore, in the conventional package assembly structure, an emitter and an external lead terminal for a gate are provided on the upper surface side of the package container together with the metal base, and a wire is provided between the emitter electrode and the external lead terminal, and between the gate electrode and the external lead terminal. An aluminum conducting wire having a diameter of about 300 μm was drawn out by wire bonding. By the way, in the above-mentioned conventional assembly structure, heat can be radiated from the collector side, but heat radiation from the emitter side is hardly performed, so that the current capacity is greatly limited. Also, in the case of a large current capacity, the number of bonding wires connected to the emitter electrode also increases. Particularly, in a configuration in which a plurality of IGBT chips are incorporated in the same package to form a module, the number of wires is several hundreds. However, there is a problem that the internal wiring inductance increases and a large surge occurs during the switching operation,
There are also reliability issues.

【0004】そこで、前記のワイヤボンディング構造に
よる放熱性、配線インダクタンスの問題解消を狙って、
平型半導体と同様にIGBTチップを平型パッケージに
組み込み、その主面に形成されたエミッタ電極、コレク
タ電極をそれぞれパッケージの上下面に露出する電極板
に面接触させて引き出すようにすることが考えられる。
しかしながら、IGBTはゲート電極にパッケージ側の
電極板を加圧接触させると、ゲート構造に加圧力が加わ
って、応力の生じる恐れがあり、従来の平型半導体装置
のままでは実用に供し得ない。
In order to solve the problems of heat dissipation and wiring inductance by the wire bonding structure,
It is considered that the IGBT chip is incorporated in a flat package like a flat semiconductor, and the emitter electrode and the collector electrode formed on the main surface are brought into surface contact with the electrode plates exposed on the upper and lower surfaces of the package, respectively, and are drawn out. Can be
However, when an IGBT is brought into contact with a gate electrode by pressing a package-side electrode plate under pressure, a pressing force is applied to the gate structure, which may cause stress, and cannot be put to practical use with a conventional flat semiconductor device.

【0005】このため、MOS構造のデバイスのエミッ
タ側にMOS構造をつくらずに電流通路と放熱を目的と
した、集電極とよばれる部分を設け、その集電極上に、
コンタクト端子体を位置決めガイドによって正確に配置
する方法が取られている。図5(a)は、IGBTチッ
プ1のエミッタ側平面図であり、エミッタ電極と接続さ
れたMOS構造を持たない集電極2が配置され、この部
分にコンタクト端子体が加圧接触される構造となって
いる。他に、ゲート電極と接続され、ゲートリードを取
り出すためのゲートパッド3が設けられている。図5
(b)は、IGBTチップ1の上に接触するコンタクト
端子体4の断面図である。IGBTチップ1の集電極2
に対応する凸状のチップ加圧部5がある。6は、パッケ
ージの上部板と接触する上部加圧面である。図4は、複
数(この場合は二個)のIGBTチップ1を実装したパ
ッケージの断面図を示す。上部板7と下部板8との間
に、下から基板9、基板9にはんだ10によってはんだ
付けされたチップ1、コンタクト端子体4のそれぞれが
位置決めガイド11によって、位置決めされている。1
2は上部板7と下部板8とに固着され、IGBTチップ
1を包含する絶縁環である。使用時は、上部板7と下部
板8とに圧力を加えることにより、チップ1とコンタク
ト端子体4の間で良好な面接触を得ている。なお、一ウ
ェハが一個の半導体素子とされる通常の電力用半導体装
置と同様に、絶縁環12も円環状で、パッケージの外形
も円形である。
For this reason, a portion called a collector is provided on the emitter side of a device having a MOS structure for the purpose of providing a current path and heat dissipation without forming a MOS structure.
A method of accurately arranging the contact terminal body by a positioning guide has been adopted. FIG. 5A is a plan view of the IGBT chip 1 on the emitter side, in which a collector electrode 2 having no MOS structure connected to the emitter electrode is arranged, and the contact terminal body 4 is brought into pressure contact with this portion. It has become. In addition, a gate pad 3 connected to the gate electrode for taking out a gate lead is provided. FIG.
FIG. 2B is a cross-sectional view of the contact terminal body 4 that contacts the IGBT chip 1. Collector electrode 2 of IGBT chip 1
There is a convex chip pressing portion 5 corresponding to the above. Reference numeral 6 denotes an upper pressing surface that comes into contact with the upper plate of the package. FIG. 4 is a cross-sectional view of a package on which a plurality of (two in this case) IGBT chips 1 are mounted. Between the upper plate 7 and the lower plate 8, a substrate 9, a chip 1 soldered to the substrate 9 with solder 10 from below, and a contact terminal body 4 are positioned by a positioning guide 11 from below. 1
Reference numeral 2 denotes an insulating ring fixed to the upper plate 7 and the lower plate 8 and including the IGBT chip 1. In use, good surface contact is obtained between the chip 1 and the contact terminal body 4 by applying pressure to the upper plate 7 and the lower plate 8. Note that, similarly to a normal power semiconductor device in which one wafer is a single semiconductor element, the insulating ring 12 is also annular, and the outer shape of the package is also circular.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4の
構造においては、下記の不具合が生じる。コンタクト
端子体の偏荷重によるIGBTチップの破損。コンタ
クト端子体の浮き上がりによるずれ。以下その発生機構
を図によって説明する。図5(c)は、従来のコンタク
ト端子体4に対し、偏荷重が加わった場合のコンタクト
端子体4の振る舞いを説明したものである。図5(c)
中の点線で示したように、従来のコンタクト端子体4に
おいては、偏荷重Fがかかった時にチップ加圧部5のエ
ッジを支点にして回転モーメントが生じて反対側が浮き
上がり、またチップ加圧部5のエッジが当たった部分に
大きな応力集中を生じ、チップ1を損傷することがあ
る。また、上部板7と下部板8に加圧していない状態
や、上記の片側が浮き上がった状態では、コンタクト端
子体4とIGBTチップ1との間が離れ横方向にずれる
ことがある。
However, the structure shown in FIG. 4 has the following disadvantages. Breakage of IGBT chip due to unbalanced load of contact terminal. Displacement due to lifting of contact terminal body. Hereinafter, the generation mechanism will be described with reference to the drawings. FIG. 5C illustrates the behavior of the contact terminal 4 when an eccentric load is applied to the conventional contact terminal 4. FIG. 5 (c)
As shown by the dotted line in the middle, in the conventional contact terminal body 4, when an eccentric load F is applied, a rotational moment is generated with the edge of the tip pressing portion 5 as a fulcrum, and the opposite side is lifted up. A large stress concentration occurs at the portion where the edge of the chip 5 hits, and the chip 1 may be damaged. In a state where the upper plate 7 and the lower plate 8 are not pressurized or in a state where the one side is lifted, the contact terminal body 4 and the IGBT chip 1 may be separated from each other and may be shifted in the horizontal direction.

【0007】また、IGBTチップの形状は、10〜2
5mm角の方形で、それらのチツプの定格電流は50〜
150Aである。いま、例えば定格電流1200Aの大
容量半導体装置を、チツプサイズが20mm角の定格電
流100AのIGBTチップで製作するには、一つのパ
ッケージに収容されるべきチツプ数は、12個となる。
これらの方形のチップを従来型の円環状の絶縁環を用い
た円形のパッケージに収容しようとすると、そのパッケ
ージの外形寸法は直径が150mm以上となり、パッケ
ージ内外の空間の利用効率が悪く、加圧力の分布も不均
一になり易く、かつパッケージの製造が困難である。
The shape of the IGBT chip is 10 to 2
They are 5mm square and their rated current is 50 ~
150A. Now, for example, a large capacity semiconductor device of the rated current 1200A, the Chitsupusaizu is manufactured in IGBT chip rated current 100A of 20mm angle, chip number to be accommodated in a single path <br/> Tsu cage is It becomes 12 pieces.
If these rectangular chips are to be accommodated in a conventional circular package using an annular insulating ring, the outer dimensions of the package become 150 mm or more in diameter, and the space utilization efficiency inside and outside the package is poor, Are also likely to be uneven, and it is difficult to manufacture a package.

【0008】以上の問題に鑑み、本発明の目的は、加圧
力の偏り、素子輸送時の振動、衝撃などに対し、半導体
チップの損傷およびチップとコンタクト端子体間の位置
ずれが起こらない、また角型チップを効率良く収納し、
しかも放熱の良好な両面冷却型の平型半導体装置を提供
することにある。
In view of the above problems, an object of the present invention is to prevent the semiconductor chip from being damaged and the displacement between the chip and the contact terminal body from being caused by biasing force, vibration and shock during element transportation, and the like. Stores square chips efficiently,
Moreover, it is an object of the present invention to provide a double-sided cooling type flat semiconductor device with good heat dissipation.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の半導体素子は、対向する二つの主面にそ
れぞれ第一、第二の主電極を有する半導体チップと、そ
の第一の主電極に接触する凸状のチップ加圧部をもつコ
ンタクト端子体と、それらの半導体チップとコンタクト
端子体とを上下から挟む上部板と下部板と、それら上部
板と下部板とに固着され半導体チップを包含する絶縁環
とを備える平型半導体装置において、コンタクト端子体
のチップ加圧部のある面と対向する面に、チップ加圧部
の外周を結んだ線をその面に投影した線より内側に凸部
を有するものとする。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention comprises a semiconductor chip having first and second main electrodes on two opposing main surfaces, respectively. A contact terminal body having a convex chip pressing portion contacting the main electrode, an upper plate and a lower plate sandwiching the semiconductor chip and the contact terminal body from above and below, and fixed to the upper plate and the lower plate. In a flat semiconductor device having an insulating ring including a semiconductor chip, a line connecting the outer periphery of the chip pressing portion to a surface of the contact terminal body opposite to the surface having the chip pressing portion is projected onto the surface. It shall have a convex part more inside.

【0010】半導体装置がMOS構造の制御電極を有す
るものであってもよい。また、前記上部板と下部板とに
加圧しない状態で、コンタクト端子体を半導体チップに
押しつけるばねを有するものとする。更に、前記ばね
が、コンタクト端子体の凸部の周囲に配置されていても
よく、また、前記ばねが、コンタクト端子体の位置決め
を兼ねているものとすることができる。
[0010] The semiconductor device may have a control electrode having a MOS structure. Further, a spring for pressing the contact terminal body against the semiconductor chip without applying pressure to the upper plate and the lower plate is provided. Further, the spring may be arranged around a convex portion of the contact terminal body, and the spring may also serve to position the contact terminal body.

【0011】また、平型半導体装置の上部板と下部板と
に固着され半導体チップを包含する絶縁環が、直線部分
とその直線部分をつなぐ円弧状のコーナー部とからなる
ものとする。そしてその絶縁環のコーナー部の内側の円
弧の半径が2mm以上であることや、絶縁環のコーナー
部が、直線部分より肉厚であることが重要である。
Further, the insulating ring fixed to the upper plate and the lower plate of the flat type semiconductor device and including the semiconductor chip includes a straight portion and an arc-shaped corner connecting the straight portion. It is important that the radius of the arc inside the corner portion of the insulating ring is 2 mm or more, and that the corner portion of the insulating ring is thicker than the straight portion.

【0012】また、絶縁環のコーナー部の外側の円弧の
中心が、内側の円弧の中心より外側にあることがよい。
更に、複数の半導体チップを包含することもできる。上
記のような平型半導体装置の製造方法としては、絶縁環
をプレス成型および焼成により製造することが重要であ
る。
The center of the arc outside the corner of the insulating ring is preferably outside the center of the inside arc.
Further, a plurality of semiconductor chips can be included. As a method for manufacturing a flat semiconductor device as described above, it is important to manufacture an insulating ring by press molding and firing.

【0013】[0013]

【作用】上記の手段を講じて、コンタクト端子体のチッ
プ加圧部のある面と対向する面に、チップ加圧部の外周
を結んだ線をその面に投影した線より内側に凸部を有す
るものとすることによって、加圧力に偏りが生じた場合
にも、コンタクト端子体に回転モーメントが働かず、チ
ップに対するコンタクト端子の浮きが生じないしま
た、チップ加圧部のエッジによつてチップに応力集中す
ることがなく均一な加圧接触が達成できる。
According to the above-mentioned means, a line connecting the outer periphery of the chip pressing portion is formed on the surface of the contact terminal body opposite to the surface where the chip pressing portion is located, and a projection is formed inside the line projected on the surface. by to have, even when an imbalance occurs in the pressure, does not work and so rotational moment to the contact terminal member, also do not cause lifting of the contact terminal member for the chip, Yotsute chip edge of the chip pressing Uniform pressure contact can be achieved without concentration of stress on the surface.

【0014】また、前記上部板と下部板とに加圧しない
状態で、コンタクト端子体を半導体チップに押しつける
ばねがあれば、チップに対するコンタクト端子の浮きが
生じないので、素子の輸送時における、振動、衝撃に対
しても、素子無加圧時においても、上部電極との間で常
に一定の圧力がかかっている状態を保ち、輸送等による
半導体チップとコンタクト端子体との間のずれを少なく
できる。
Further, if there is a spring for pressing the contact terminal body against the semiconductor chip in a state where the upper plate and the lower plate are not pressed, the contact terminals do not float with respect to the chip. Even when the element is not pressurized, a constant pressure is always applied between the upper electrode and the upper electrode, and the displacement between the semiconductor chip and the contact terminal body due to transportation or the like can be reduced. .

【0015】前記ばねが、コンタクト端子体の凸部の周
囲に配置されていれば、ばねのための余分なスペースを
必要としない。そして、前記ばねが、コンタクト端子体
の位置決めを兼ねていれば、コンタクト端子体と半導体
チップ間のずれをより少なくできる。また、平型半導体
装置の上部板と下部板とに固着され半導体チップを包含
する絶縁環が、直線部分とその直線部分をつなぐ円弧状
のコーナー部とからなるものとすれば、角型の半導体チ
ップに沿ったパツケージとなり、無駄な空間が省かれる
とともに、均一加圧が可能になる。
If the spring is arranged around the convex portion of the contact terminal body, no extra space is required for the spring. If the spring also serves to position the contact terminal, the displacement between the contact terminal and the semiconductor chip can be further reduced. Further, if the insulating ring fixed to the upper plate and the lower plate of the flat type semiconductor device and including the semiconductor chip is composed of a linear portion and an arc-shaped corner portion connecting the linear portion, a rectangular semiconductor device can be obtained. A package is provided along the chip, so that wasteful space is omitted and uniform pressurization becomes possible.

【0016】そしてその絶縁環のコーナー部の内側の円
弧の半径が2mm以上であることや、絶縁環のコーナー
部が、直線部分より肉厚であることは、応力集中を避
け、絶縁環の変形や割れを起こさないための工夫であ
る。また、絶縁環のコーナー部の外側の円弧の中心が、
内側の円弧の中心より外側にあることも応力集中を避け
るための工夫である。
The fact that the radius of the circular arc inside the corner portion of the insulating ring is 2 mm or more and that the corner portion of the insulating ring is thicker than the straight portion avoids stress concentration and deforms the insulating ring. It is a device to prevent cracking. Also, the center of the arc outside the corner of the insulating ring is
Being outside the center of the inner arc is also a device to avoid stress concentration.

【0017】更に、複数の半導体チップを包含すれば、
電流容量に応じた各種の半導体装置ができる。上記のよ
うな平型半導体装置の製造方法として、絶縁環をプレス
成型および焼成により製造すれば、シート成型等に比
べ、高さの高いすなわち高耐圧半導体装置向けのパッケ
ージが形成できる。
Furthermore, if a plurality of semiconductor chips are included,
Various semiconductor devices can be manufactured according to the current capacity. As a method of manufacturing the flat semiconductor device as described above, if the insulating ring is manufactured by press molding and firing, a package having a height higher than that of sheet molding or the like, that is, a package for a high breakdown voltage semiconductor device can be formed.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図1(a)は、複数(図の場合は二個)のI
GBTチップ1を実装した半導体装置の断面図を示す。
セラミック製の絶縁環12と、それに固着されたベロー
部をもつ上部板7、下部板8からなるパッケージ内に、
下から下部板8と上部板7との間に、基板9、基板9に
はんだ10によりはんだ付けされたチップ1、コンタク
ト端子体4、その上部凸部14の周囲に挿入されたばね
15の順にそれぞれが位置決めガイド11によって、正
確に位置決めされている。基板9は図示されない手段に
よって、パッケージの下部板7に位置決めされている。
16は半田逃げ部である。位置決めガイド11は基板9
に設けられた溝13によって位置決めされている。それ
ぞれのコンタクト端子体4が素子加圧時以外でも、ばね
15によってパッケージ内で予備加圧されている。使用
時は、上部板7と下部板8とに、この予備加圧以上の圧
力を加えることにより、チップ1とコンタクト端子体4
との間で良好な面接触を得る。なお、IGBTチップ1
のゲート電極は、コンタクト端子体4と位置決めガイド
11の穴を通って、基板9上に設けられた図示されてい
ない絶縁端子を介して絶縁環12のゲート端子17にワ
イヤボンディングされている。前述のようにIGBTは
電圧駆動型であり、ゲート信号は僅かな電流ですむの
で、ゲートリードはワイヤボンディング方式でも構わな
い。図1(b)は、図1(a)の半導体装置の上部板7
を除いた状態の平面図である。絶縁環12内に、基板9
の溝13に置かれた位置決めガイド11、その中にばね
15が見られ、更にその内側にコンタクト端子体4の上
部凸部14が見えている。ここで、セラミック製の絶縁
環12は、直線部分とその直線部分をつなぐ円弧状のコ
ーナー部とからなるほぼ角型にして、従来の円環状のも
のに比べ、無駄な空間を大幅に削減したものであるが、
その細部については、後で述べることにする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A shows a plurality (two in the figure) of I
1 shows a cross-sectional view of a semiconductor device on which a GBT chip 1 is mounted.
In a package comprising a ceramic insulating ring 12 and an upper plate 7 and a lower plate 8 having a bellows portion fixed thereto,
Between the lower plate 8 and the upper plate 7 from below, the substrate 9, the chip 1 soldered to the substrate 9 with the solder 10, the contact terminal body 4, and the spring 15 inserted around the upper convex portion 14 in this order. Are accurately positioned by the positioning guide 11. The substrate 9 is positioned on the lower plate 7 of the package by means not shown.
Reference numeral 16 denotes a solder escape portion. The positioning guide 11 is the substrate 9
Is positioned by the groove 13 provided in the groove. Each contact terminal body 4 is pre-pressed in the package by the spring 15 even when the element is not pressurized. At the time of use, the chip 1 and the contact terminal 4 are applied to the upper plate 7 and the lower plate 8 by applying a pressure higher than the pre-pressurization.
To obtain good surface contact between The IGBT chip 1
The gate electrode is wire-bonded to the gate terminal 17 of the insulating ring 12 through the contact terminal body 4 and the hole of the positioning guide 11 via an insulating terminal (not shown) provided on the substrate 9. As described above, the IGBT is of the voltage drive type, and requires only a small current for the gate signal. Therefore, the gate lead may be of a wire bonding type. FIG. 1B shows an upper plate 7 of the semiconductor device shown in FIG.
FIG. The substrate 9 is placed in the insulating ring 12.
The positioning guide 11 placed in the groove 13 and the spring 15 therein can be seen, and the upper projection 14 of the contact terminal body 4 can be seen inside it. Here, the insulating ring 12 made of ceramic has a substantially rectangular shape including a linear portion and an arc-shaped corner portion connecting the linear portion, and wasteful space is greatly reduced as compared with the conventional annular shape. Although
The details will be described later.

【0019】図2(a)は、コンタクト端子体4の平面
図、図2(b)は、その断面図を示す。コンタクト端子
体4は、IGBTチップのエミッタ側を加圧するために
設けた凸状のチップ加圧部5と、その対向する面に上部
凸部14が設けられている。本コンタクト端子の構造と
しては、上部凸部14がチップ加圧部5の外側を結んだ
線を対向する面に投影した線の範囲内に設けられてい
る。このコンタクト端子体4は、電流通路と冷却体とを
兼ねているので、この上部凸部14を余り狭くすると熱
抵抗が大きくなるなどの問題がおきるが、コンタクト端
子体の80%程度の面積までは問題なかった。
FIG. 2A is a plan view of the contact terminal body 4, and FIG. 2B is a sectional view thereof. The contact terminal body 4 has a convex chip pressing portion 5 provided for pressing the emitter side of the IGBT chip, and an upper convex portion 14 provided on a surface facing the chip pressing portion 5. As the structure of the present contact terminal, the upper convex portion 14 is provided within a range of a line obtained by projecting a line connecting the outside of the chip pressing portion 5 to the facing surface. Since the contact terminal body 4 also serves as a current path and a cooling body, if the upper projection 14 is too narrow, a problem such as an increase in thermal resistance occurs. However, the contact terminal body 4 has an area of about 80% of the contact terminal body. Was no problem.

【0020】図2(c)は、本発明によるコンタクト端
子体4に対し、偏荷重Fが加わった場合のコンタクト端
子の挙動を説明した図である。図に示すように、本発明
のコンタクト端子体4においては、偏荷重がかかった時
にも、上部凸部14がチップ加圧部5より内側に配置さ
れているため、従来のような回転モーメントは発生せ
ず、従来の様に片側が浮き上がったりせず、安定した加
圧が得られ、チップに対する損傷もなくなる。
FIG. 2C is a view for explaining the behavior of the contact terminal when an eccentric load F is applied to the contact terminal body 4 according to the present invention. As shown in the figure, in the contact terminal body 4 of the present invention, even when an eccentric load is applied, since the upper convex portion 14 is arranged inside the chip pressing portion 5, the rotational moment as in the related art is small. It does not occur, and one side does not float as in the conventional case, stable pressurization is obtained, and damage to the chip is eliminated.

【0021】図3は、図1の実施例に使用したばね15
の斜視図である。外形がほぼ正方形の環状のばね材を折
り曲げ、ばねとした。このばね15をコンタクト端子体
4の上部凸部14に合わせて組み立てることにより、素
子無加圧時においても、上部板7との間で常に一定の圧
力がかかっている状態を保ち、輸送時等の半導体チップ
1とコンタクト端子体4とのずれを防ぐことができる。
図には板ばねの例を示したが、板ばねに限らず、コイル
バネなどでもよい。
FIG. 3 shows the spring 15 used in the embodiment of FIG.
It is a perspective view of. An annular spring material having a substantially square outer shape was bent to form a spring. By assembling the spring 15 with the upper convex portion 14 of the contact terminal body 4, a constant pressure is always applied between the spring 15 and the upper plate 7 even when the element is not pressurized. Of the semiconductor chip 1 and the contact terminal body 4 can be prevented.
Although the drawing shows an example of a leaf spring, the invention is not limited to the leaf spring, but may be a coil spring or the like.

【0022】また、ばね15の内寸および外寸は、コン
タクト端子体4の上部凸部14の形状および位置決めガ
イド11の内寸にそれぞれ合わせてあるので、ばね15
がコンタクト端子体4の正確な位置決め手段としても働
く。以上述べたように、平型パッケージに組み込まれる
半導体チツプのエミッタ側に設けられたMOS構造を持
たない集電極に対して、パッケージ側の共通電極板との
間に面接触するコンタクト端子体を介して、加圧接触さ
せることにより、半導体チップのMOS制御構造に不当
な加圧力を加えることなしに、エミッタ電極側でもコン
タクト端子体4を介してパッケージの外面に露出する共
通電極板より、放熱が行われる。これにより、コレクタ
側からの放熱と合わせて放熱性が飛躍的に向上するので
半導体装置の電流容量の増大が図れる。また、主電極の
接続には、ボンディングワイヤを使用しないので、内部
インダクタンスも小さくなる。しかも、偏荷重に対して
もチップが損傷することがなく、チップと、コンタクト
端子体の間がずれない半導体装置が実現できる。
The inner and outer dimensions of the spring 15 are adjusted to the shape of the upper projection 14 of the contact terminal body 4 and the inner dimension of the positioning guide 11, respectively.
Function also as an accurate positioning means of the contact terminal body 4. As described above, the collector electrode having no MOS structure, which is provided on the emitter side of the semiconductor chip incorporated in the flat package, is connected to the common electrode plate on the package side through the contact terminal body which is in surface contact with the collector electrode. Thus, by applying pressure, the heat radiation from the common electrode plate exposed on the outer surface of the package via the contact terminal body 4 also on the emitter electrode side without applying an unreasonable pressing force to the MOS control structure of the semiconductor chip. Done. Thereby, the heat dissipation is remarkably improved together with the heat dissipation from the collector side, so that the current capacity of the semiconductor device can be increased. Further, since no bonding wire is used to connect the main electrodes, the internal inductance is also reduced. In addition, the semiconductor device can be realized in which the chip is not damaged even by the unbalanced load, and the gap between the chip and the contact terminal body does not shift.

【0023】次に、角型の絶縁環12について述べる。
角型の絶縁環12を得るまでにはかなりの試作実験を繰
り返した。一般に、セラミックスの焼結体は、セラミッ
クスの粉体を成形し、高温で焼結することにより得られ
るが、この際、15〜25%の収縮が生じる。円環状や
管状の成形体では、その収縮は、ほぼ全体にまた均一に
生じるため、変形や割れなどは少ない。
Next, the square insulating ring 12 will be described.
Until the square insulating ring 12 was obtained, considerable trial production experiments were repeated. Generally, a ceramic sintered body is obtained by molding a ceramic powder and sintering it at a high temperature. At this time, shrinkage of 15 to 25% occurs. In an annular or tubular molded body, the shrinkage occurs almost entirely and uniformly, so that there is little deformation or cracking.

【0024】しかし、角形のセラミックス枠で成形体に
コーナーが有る場合、そのコーナー部では、原料の投入
や成形時の成形密度の不均一による収縮の違いと、その
差により過大な応力が発生し、割れや変形が多発する。
なお、割れは、コーナー部に多く発生し、変形は、コー
ナー部から辺の部分にかけて発生した。試作実験を繰り
返して得られた重要なポイントは次の点である。図6
(a)に本発明の実施例の絶縁環の平面図、(b)にそ
のコーナー部の図を示す。
However, when there is a corner in the formed body of the rectangular ceramic frame, a difference in shrinkage due to non-uniformity of the molding density at the time of the charging of the raw material or the molding and an excessive stress are generated due to the difference in the corner. Cracking and deformation occur frequently.
In addition, cracks frequently occurred in the corners, and the deformation occurred from the corners to the sides. The important points obtained by repeating the prototype experiment are as follows. FIG.
(A) is a plan view of an insulating ring according to an embodiment of the present invention, and (b) is a view of a corner thereof.

【0025】図6(b)のコーナー部において、内側
の円弧の中心軸Aに対して、外側の円弧の中心軸Bを外
側方向に位置させる。直線部分の肉厚より、コーナー
部の肉厚が厚くなるようにする。このようにすることに
よって、焼結時における収縮が安定し、割れや変形が発
生しない、角型の絶縁環が得られるようになった。この
理由としては、次のような点が考えられる。
In the corner portion of FIG. 6B, the center axis B of the outer arc is positioned outward with respect to the center axis A of the inner arc. The thickness of the corner part is made thicker than the thickness of the straight part. By doing so, a rectangular insulating ring in which shrinkage during sintering is stable and cracks and deformation do not occur can be obtained. The reason may be as follows.

【0026】 (ア)コーナー部の成形面積および容積が多くとれるこ
とから、成形時に、コーナー部のセラミックス原料の充
填が十分になされ、かつ、成形時の加圧面積が広いた
め、面内加圧力が安定化されてコーナー部での成形体の
成形密度が均一化するためと思われる。 (イ)コーナー部の肉厚が直線部分より厚くなることか
ら機械的強度が増し、成形時の割れおよび焼成収縮によ
り発生する歪みにも耐えられる。
(A) Since a large molding area and volume at the corner can be taken, the ceramic material at the corner is sufficiently filled at the time of molding, and the pressurizing area at the time of molding is large, so that the in-plane pressing force is large. Is considered to be stabilized and the molding density of the molded body at the corners becomes uniform. (A) Since the corner portion is thicker than the straight portion, the mechanical strength is increased, and it can withstand cracking during molding and distortion caused by firing shrinkage.

【0027】(ウ)外側の円弧部と直線部分との接点
を、内側の円弧部の中心軸と内側の円弧部と直線部分と
の接点とを結んだ線の延長線上よりずらすことができる
ため、直線部分と円弧部との接点に加わる応力の集中を
緩和することができる。上記のポイントを考慮に入れ、
次のような工程で絶縁環を製造した。内枠135×10
5、外枠146×116mm(いずれも直線部分の寸法、
以下同じ)の加圧成形用金型を作成した。その金型のコ
ーナー部の円弧は内側曲率半径を13mm、外側曲率半径
を17mmとし、また外側円弧の中心軸を内側円弧の中心
軸より外側1.5mmの位置とした。
(C) Since the contact point between the outer arc portion and the straight line portion can be shifted from the extension of the line connecting the center axis of the inner arc portion and the contact point between the inner arc portion and the straight line portion. The concentration of the stress applied to the contact point between the linear portion and the arc portion can be reduced. Taking into account the above points,
An insulating ring was manufactured by the following steps. Inner frame 135 × 10
5. Outer frame 146 × 116mm (all dimensions of the straight part,
The same applies to the following). The arc at the corner of the mold had an inner radius of curvature of 13 mm, an outer radius of curvature of 17 mm, and the center axis of the outer arc was located 1.5 mm outside the center axis of the inner arc.

【0028】その金型を用い、油圧プレスにより、90
〜96%アルミナセラミックス成形原料粉を入れ、成形
圧700〜1000kg/cm2 で、成形体の高さが2
0mmになるように成形した。そして成形後、この成形体
の側面にゲート端子用の穴をドリルで開けた。プレス成
形法は、他のシート成形法等に比較して高さの高い成形
体すなわち、高耐圧半導体用のパツケージに向いた成形
体が容易に製造できる。
Using the mold, a hydraulic press is used to
Put 96% alumina ceramic forming raw material powder, a molding pressure of 700~1000kg / cm 2, the height of the molded article 2
It was formed to have a thickness of 0 mm. After molding, a hole for a gate terminal was drilled on the side surface of the molded body. According to the press molding method, a molded body having a height higher than other sheet molding methods, that is, a molded body suitable for a package for a high-voltage semiconductor can be easily manufactured.

【0029】この成形した絶縁環を、金型を用いて上記
と同様の条件で成形した146×116mm、高さが5mm
の成形体の板の上に置いた。更に、これらを耐火性台板
上に置き、1550〜1650℃で焼成した。焼成後の
寸法は、内側108×84mm、外側117×93mm、高
さ16、内側の円弧の曲率半径は10.5mm、外側の曲
率半径は13.5mmであった。
The formed insulating ring was formed using a mold under the same conditions as described above, and was 146 × 116 mm and had a height of 5 mm.
Was placed on a plate of the molded product. Further, these were placed on a refractory base plate and fired at 1550-1650 ° C. The dimensions after firing were 108 × 84 mm inside, 117 × 93 mm outside, height 16, the radius of curvature of the inside arc was 10.5 mm, and the outside radius of curvature was 13.5 mm.

【0030】この絶縁環の焼結体を、着色材を含む溶剤
に漬け、各コーナー部の割れを観察したが割れは認めら
れなかった。また顕著な変形も無かった。このようにし
て、割れや変形の無い絶縁環の成形・焼結が可能とな
り、角形のセラミックスパッケージの製造が可能になっ
た。なお、上記の絶縁環は、20mm角のIGBTチップ
を12個収容するパッケージのためのものである。従
来、20mm角のIGBTチップを12個収容するために
使用していた円形のパッケージでは、絶縁環の内径が1
30mmであったのに比べて、大幅に小型化された。
The sintered body of the insulating ring was immersed in a solvent containing a coloring material, and cracks were observed at each corner, but no cracks were observed. There was no noticeable deformation. In this way, it is possible to form and sinter an insulating ring without cracking or deformation, and to manufacture a rectangular ceramic package. In addition, the above-mentioned insulating ring is for a package accommodating 12 IGBT chips of 20 mm square. Conventionally, in a circular package used to accommodate twelve 20 mm square IGBT chips, the inner diameter of the insulating ring is 1 mm.
Compared to 30 mm, the size was greatly reduced.

【0031】以下に、図7(a)、(b)にそれぞれ示
す本発明の実施例の半導体装置の断面図および上部板を
除去した状態の平面図を参照しながら、パッケージの製
造方法および組立方法を説明する。アルミナセラミック
スの絶縁環12の外表面にガラス質の釉薬を塗布し、1
350〜1500℃で焼付けした。更に絶縁環12の端
面にMo−Mn粉ペーストをスクリーン印刷により塗布
し、またゲート端子17用の穴は、刷毛塗りで塗布し、
それらを加湿水素中1400〜1550℃で焼付けた。
その後、ニッケルメッキを行い、絶縁環12の両端面と
ゲート端子17用の穴に強固な金属層を形成した。
Hereinafter, a method of assembling a package and an assembling process will be described with reference to cross-sectional views of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. The method will be described. A glassy glaze is applied to the outer surface of the insulating ring 12 of alumina ceramics,
It was baked at 350-1500C. Further, a Mo-Mn powder paste is applied to the end surface of the insulating ring 12 by screen printing, and a hole for the gate terminal 17 is applied by brush coating.
They were baked at 1400-1550 ° C in humidified hydrogen.
Thereafter, nickel plating was performed to form a strong metal layer on both end surfaces of the insulating ring 12 and the hole for the gate terminal 17.

【0032】これらの導電性処理をした絶縁環12の端
面の一方に、四角い銅の下部板8をしぼり構造を有する
絞り板25を介して、銀ろう材により、780〜830
℃の非酸化性雰囲気中でろう付を行った。また同時に、
絶縁環12の他方の端面にFe−Ni合金の溶接板21
を、ゲート端子用の穴にFe−Ni−Co合金のゲート
端子17をそれぞれろう付けした。
On one of the end faces of the insulating ring 12 subjected to the conductive treatment, a square copper lower plate 8 is passed through an aperture plate 25 having a squeezed structure, and then 780 to 830 with a silver brazing material.
The brazing was performed in a non-oxidizing atmosphere at a temperature of ° C. At the same time,
The other end face of the insulating ring 12 is a welded plate 21 made of a Fe-Ni alloy.
And a gate terminal 17 of an Fe—Ni—Co alloy was brazed into a hole for the gate terminal.

【0033】Moの基板9の周辺に、絶縁体の上端に導
電体を有するゲートライナー18を設置し、基板9上
に、20mm角のIGBTチップ1を12個、縦横3×4
個に配置し、IGBTチップ1上のゲートパッドとゲー
トライナー18とをアルミ線22にて接続する。このI
GBTチップ1を配置した基板9を下部板8等をろう付
けした角形の絶縁環12に収納し、ゲートライナー18
間の接続とゲートライナー18とゲート端子17とをA
g線のゲート線19にて接続する。
A gate liner 18 having a conductor at the upper end of an insulator is provided around the Mo substrate 9, and 12 IGBT chips 1 of 20 mm square are arranged on the substrate 9, 3 × 4 in length and width.
The gate pads on the IGBT chip 1 and the gate liner 18 are connected by aluminum wires 22. This I
The substrate 9 on which the GBT chip 1 is disposed is housed in a square insulating ring 12 to which the lower plate 8 and the like are brazed, and a gate liner 18 is provided.
Between the gate liner 18 and the gate terminal 17
The connection is made by the gate line 19 of the g line.

【0034】図7(a)に示すように、各IGBTチッ
プ1上に、上部板7と接続するためのコンタクト端子体
4を置き、その上方より、しぼり構造を有するFe−N
i合金の絞り板24を介して、周辺にFe−Ni合金の
溶接板20をろう付した四角形の銅の上部板7を被せ、
絶縁環12にろう付された、Fe−Ni合金の溶接板2
1と溶接板20との先端同志を溶接する。
As shown in FIG. 7A, a contact terminal 4 for connecting to the upper plate 7 is placed on each IGBT chip 1, and an Fe-N
Via an i-alloy drawing plate 24, a rectangular copper upper plate 7 around which a welding plate 20 of an Fe-Ni alloy is brazed is covered,
Welded plate 2 of Fe—Ni alloy brazed to insulating ring 12
1 and the welding end of the welding plate 20 are welded.

【0035】このようにして、角型の絶縁環を有するパ
ッケージに定格電流1200Aの大容量IGBT素子と
してパッケージングすることができた。従来の円環状の
絶縁環のパッケージのものに比べ、外形が縮小でき大き
なパッケージが不要になるとともに、パッケージ内外の
無駄な空間を大幅に減らすことができる。また、パッケ
ージ内のチップの配置が均一に行われるので、複数のチ
ップの加圧が均一に行われ、接触不良や偏荷重等の問題
が起こらない。
In this way, a large-capacity IGBT element having a rated current of 1200 A was packaged in a package having a square insulating ring. Compared with a conventional annular insulating ring package, the outer shape can be reduced, a large package is not required, and unnecessary space inside and outside the package can be significantly reduced. In addition, since the chips in the package are arranged uniformly, a plurality of chips are uniformly pressed, and problems such as poor contact and uneven load do not occur.

【0036】本発明によれば、半導体チップの枚数によ
り、定格電流を任意に設定できる。例えば、方形の半導
体チップを1,2,4,6,9,12,16個収容した
各種容量の半導体装置における配置例を図8(a)から
(g)に示す。1はIGBTチップ、9は基板、12は
絶縁環である。 このようにして、定格電流100Aの
20mm角のIGBTチップを1枚では、100A素子と
し、2枚では、200A、4枚では、400Aの様に、
シリコンチップ1の配置を1〜複数個とすることによ
り、大容量素子の容量のシリーズ化ができる。
According to the present invention, the rated current can be arbitrarily set according to the number of semiconductor chips. For example, FIGS. 8A to 8G show examples of arrangement in semiconductor devices of various capacities accommodating 1, 2, 4, 6, 9, 12, and 16 rectangular semiconductor chips. 1 is an IGBT chip, 9 is a substrate, and 12 is an insulating ring. In this manner, one 20 mm square IGBT chip having a rated current of 100 A is a 100 A element, two is 200 A, and four is 400 A, etc.
By arranging one or more silicon chips 1, a series of large-capacity elements can be obtained.

【0037】ここで特に20mm角のシリコンチップを1
枚を収納するセラミックスパッケージを製作するために
おこなつた実験について述べる。内枠28×28mm、外
枠32×32mmの加圧成形用金型を、金型のコーナー部
の円弧を内側曲率半径を1.5mm、外側曲率半径5mmと
したものと内側曲率半径を2mm、外側曲率半径を5.5
mmとしたものの2種類を製作した。油圧プレスにより、
前記の実施例と同様に、90〜96%アルミナセラミッ
クス成形原料粉を入れ、成形圧700〜1000kg/
cm2 で、成形体の高さが20mmになるように、油圧プ
レスにより成形し、その後1550〜1650℃で焼結
した。
Here, in particular, a silicon chip of 20 mm square
An experiment conducted to fabricate a ceramics package that accommodates sheets is described. An inner frame 28 × 28 mm, an outer frame 32 × 32 mm, a mold for pressure molding, wherein the arc of the corner of the mold has an inner radius of curvature of 1.5 mm, an outer radius of curvature of 5 mm, and an inner radius of curvature of 2 mm 5.5 outer radius of curvature
mm, two types were manufactured. With hydraulic press,
In the same manner as in the above example, 90-96% alumina ceramic raw material powder was charged, and a molding pressure of 700-1000 kg /
It was formed by a hydraulic press so that the height of the formed body was 20 mm in cm 2 , and then sintered at 1550 to 1650 ° C.

【0038】その結果、絶縁環の成形時のコーナー部の
円弧の内側曲率半径が1.5mmのものでは、コーナー部
に割れや変形が多く発生した。内側曲率半径が2mmのも
のでは、やや変形が認められるものもあったが、割れの
発生は無かった。更に実験を重ねた結果、内側の円弧の
曲率半径が2mm未満では、コーナー部に成形密度差や応
力集中が起き、割れや変形を生じ易いことがわかった。
従って、次の第三のポイントが得られた。
As a result, in the case where the inside radius of curvature of the arc at the corner at the time of forming the insulating ring was 1.5 mm, many cracks and deformations occurred at the corner. When the inner radius of curvature was 2 mm, some deformation was recognized, but no crack was generated. Furthermore, as a result of repeated experiments, it was found that when the radius of curvature of the inner arc was less than 2 mm, a difference in molding density and stress concentration occurred at corners, and cracks and deformation were likely to occur.
Therefore, the following third point was obtained.

【0039】コーナー部の内側の円弧の曲率半径を2
mm以上にする。このポイントを踏まえて、コーナー部の
円弧の内側曲率半径が2mmの絶縁環を製造し、前記の製
造方法と同様に、施釉、金属層の形成と銅電極のろう付
け等をして、シリコンチップを1枚を収納する角型のパ
ッケージとした。以上の実施例において、セラミックス
パッケージの外周部における汚損耐電圧を向上させるた
め、図9に示すように、1段或いは数段のひだ26を設
けることも、従来の円形の平型セラミックスパッケージ
と同様に行うことができる。また施釉しない着色アルミ
ナセラミックスを用いることがきることはいうまでも
ない。
The radius of curvature of the arc inside the corner is 2
mm or more. Based on this point, an insulating ring with an inner radius of curvature of a circular arc at the corner of 2 mm was manufactured, and in the same manner as the above manufacturing method, a glaze, formation of a metal layer, brazing of a copper electrode, etc. were performed, and a silicon chip was formed. Was made into a rectangular package for storing one sheet. In the above embodiment, as shown in FIG. 9, one or several folds 26 may be provided in order to improve the withstand voltage at the outer periphery of the ceramic package, as in the case of the conventional circular flat ceramic package. Can be done. Also it goes without saying that as possible out to use a colored alumina ceramics not glazed.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、半
導体チップのMOS制御電極構造に不当な加圧力を加え
ることなしに、複数個の半導体チップを平型パッケージ
内に組み込んで面接触による均一な加圧接触が達成でき
るとともに、半導体チップの両面からの放熱が可能とな
り、電流容量の大幅な増加が図れるほか、主電極からの
電流引き出しにボンディングワイヤを使用しないので、
内部配線インダクタンスも小さくなり、ハーメチックシ
ール構造の平型パッケージと組み合わせて、半導体素子
の信頼性の大幅な向上が図れる。また、加えて、素子に
偏荷重がかかった場合においても、チップに損傷を与え
ることなく、安定した加圧構造が達成できることと、輸
送時などの素子無加圧状態においても、チップ、コンタ
クト端子それぞれがフリーになることがなく、常に予備
加圧された状態にあり、信頼性を高めることができる。
As described above, according to the present invention, a plurality of semiconductor chips are incorporated in a flat package and are brought into surface contact without applying an unduly high pressure to the MOS control electrode structure of the semiconductor chip. In addition to achieving uniform pressurized contact due to heat dissipation from both sides of the semiconductor chip, the current capacity can be greatly increased, and since no bonding wire is used to draw current from the main electrode,
The internal wiring inductance is reduced, and the reliability of the semiconductor element can be significantly improved by combining with a flat package having a hermetic seal structure. In addition, even when an uneven load is applied to the element, a stable pressurized structure can be achieved without damaging the chip. Each of them does not become free and is always in a pre-pressurized state, so that reliability can be improved.

【0041】平型パッケージについても、セラミックス
の絶縁環のコーナー部の円弧の内側曲率半径を2mm以上
とし、外側円弧の中心軸を内側円弧の中心軸より、外側
にし、また直線部分の肉厚より、コーナー部の肉厚を厚
くすることによって、成形時の成形密度と焼成時の収縮
率の均一化、応力の低減、更には、コーナー部の強度の
向上等により、割れや変形の無い角型のパッケージがで
きた。
Also for the flat package, the inner radius of curvature of the arc at the corner of the insulating ring of ceramics is 2 mm or more, the center axis of the outer arc is outside the center axis of the inner arc, and the thickness of the straight part is smaller. By increasing the thickness of the corners, the molding density during molding and the shrinkage rate during firing are made uniform, stress is reduced, and the corners are not cracked or deformed by improving the strength of the corners. The package was completed.

【0042】そして、その角型パッケージを使用するこ
とによって、各種容量に応じたチップ数を収容した平型
半導体装置が製造でき、均一加圧を実現するとともに、
平型半導体装置の小型化、さらには電力変換装置の小型
化に貢献するものである。
By using the rectangular package, a flat semiconductor device containing a number of chips corresponding to various capacities can be manufactured.
This contributes to downsizing of the flat semiconductor device and further downsizing of the power converter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)は本発明の実施例の半導体装置の断面
図、(b)はその平面図
1A is a cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG.

【図2】(a)は図1の実施例のコンタクト端子体の平
面図、(b)はその断面図、(c)はそのコンタクト端
子体の偏荷重時の挙動の説明図
2A is a plan view of the contact terminal body of the embodiment of FIG. 1, FIG. 2B is a cross-sectional view thereof, and FIG. 2C is an explanatory view of the behavior of the contact terminal body at the time of unbalanced load.

【図3】図1の実施例のばねの斜視図FIG. 3 is a perspective view of the spring of the embodiment of FIG. 1;

【図4】従来の半導体装置の断面図FIG. 4 is a sectional view of a conventional semiconductor device.

【図5】(a)はIGBTのチップの平面図、(b)は
従来のコンタクト端子体の断面図、(c)は従来のコン
タクト端子体の偏荷重時の挙動を説明する図
5A is a plan view of an IGBT chip, FIG. 5B is a cross-sectional view of a conventional contact terminal body, and FIG. 5C is a view for explaining the behavior of the conventional contact terminal body when the load is unbalanced.

【図6】(a)は本発明に係わる絶縁環の平面図、
(b)はそのコーナー部の拡大図
FIG. 6A is a plan view of an insulating ring according to the present invention,
(B) is an enlarged view of the corner

【図7】(a)は別の実施例の組み立て後の断面図、
(b)は上部板を除去した状態の平面図
FIG. 7A is a cross-sectional view of another embodiment after assembly.
(B) is a plan view with the upper plate removed.

【図8】(a)から(g)はシリコンチップの配置例の
FIGS. 8A to 8G are diagrams showing examples of silicon chip arrangement.

【図9】さらに別の実施例における外観図FIG. 9 is an external view of still another embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 IGBTチップ 2 エミッタ集電極 3 ゲートパッド 4 コンタクト端子体 5 チップ加圧部 6 上部加圧面 7 上部板 8 下部板 9 金属基板 10 半田 11 位置決めガイド 12 絶縁環 13 溝 14 上部凸部 15 ばね 16 半田逃げ部 17 ゲート端子 18 ゲートライナー 19 ゲート線 20、21 溶接板 22 Al線 23 接続線 24、25 絞り板 26 ひだ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 IGBT chip 2 Emitter collector 3 Gate pad 4 Contact terminal body 5 Chip pressing part 6 Upper pressing surface 7 Upper plate 8 Lower plate 9 Metal substrate 10 Solder 11 Positioning guide 12 Insulating ring 13 Groove 14 Upper convex part 15 Spring 16 Solder Escape 17 Gate terminal 18 Gate liner 19 Gate line 20, 21 Weld plate 22 Al wire 23 Connection line 24, 25 Squeeze plate 26 Fold

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 23/48 H01L 25/04 H01L 23/52 Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 23/48 H01L 25/04 H01L 23/52

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】対向する二つの主面にそれぞれ第一、第二
の主電極を有する半導体チップと、その第一の主電極に
接触する凸状のチップ加圧部をもつコンタクト端子体
と、それらの半導体チップとコンタクト端子体とを上下
から挟む上部板と下部板と、それら上部板と下部板とに
固着され半導体チップを包含する絶縁環とを備えるもの
において、コンタクト端子体のチップ加圧部のある面と
対向する面に、チップ加圧部の外周を結んだ線をその面
に投影した線より内側に凸部を有することを特徴とする
平型半導体装置。
A semiconductor chip having first and second main electrodes on two opposing main surfaces, and a contact terminal body having a convex chip pressing portion in contact with the first main electrode; A chip comprising an upper plate and a lower plate sandwiching the semiconductor chip and the contact terminal body from above and below, and an insulating ring fixed to the upper plate and the lower plate and including the semiconductor chip. A flat semiconductor device comprising: a surface opposed to a surface having a portion, having a projection inward of a line connecting the outer periphery of the chip pressing portion to the surface.
【請求項2】半導体チップの第一の主面に第一の主電極
とMOS(金属−酸化膜−半導体)構造の制御電極とを
有し、第一の主電極はMOS構造をもたない集電極であ
ることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
2. A semiconductor device comprising a first main electrode on a first main surface of a semiconductor chip and a control electrode having a MOS (metal-oxide-semiconductor) structure, wherein the first main electrode does not have a MOS structure. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a collector electrode.
【請求項3】前記上部板と下部板とに加圧しない状態
で、コンタクト端子体を半導体チップに押しつけるばね
を有することを特徴とする請求項1または2に記載の平
型半導体装置。
3. The flat semiconductor device according to claim 1, further comprising a spring for pressing the contact terminal body against the semiconductor chip without applying pressure to the upper plate and the lower plate.
【請求項4】前記ばねが、コンタクト端子体の凸部の周
囲に配置されていることを特徴とする請求項3に記載の
平型半導体装置。
4. The flat semiconductor device according to claim 3, wherein said spring is arranged around a convex portion of said contact terminal body.
【請求項5】前記ばねが、コンタクト端子体の位置決め
を兼ねていることを特徴とする請求項4に記載の平型半
導体装置。
5. The flat semiconductor device according to claim 4, wherein said spring also serves to position a contact terminal body.
【請求項6】前記絶縁環が、直線部分と直線部分をつな
ぐ円弧状のコーナー部からなることを特徴とする請求項
から5のいずれかに記載の平型半導体装置。
Wherein said insulating ring is a flat type semiconductor device according to any of claims 1 5, characterized in that it consists of an arc-shaped corner portion connecting the straight portion and a straight portion.
【請求項7】対向する二つの主面にそれぞれ第一、第二
の主電極を有する半導体チップと、その第一の主電極に
接触する凸状のチップ加圧部をもつコンタクト端子体
と、それらの半導体チップとコンタクト端子体とを上下
から挟む上部板と下部板と、それら上部板と下部板とに
固着され半導体チップを包含する絶縁環とを備えるもの
において、前記絶縁環が、直線部分と直線部分をつなぐ
円弧状のコーナー部からなることを特徴とする平型半導
体装置。
7. A semiconductor chip having first and second main electrodes on two opposing main surfaces, and a contact terminal body having a convex chip pressing portion in contact with the first main electrode. An upper plate and a lower plate sandwiching the semiconductor chip and the contact terminal body from above and below, and an insulating ring fixed to the upper plate and the lower plate and including the semiconductor chip, wherein the insulating ring has a linear portion. A flat-shaped semiconductor device comprising an arc-shaped corner portion connecting a straight line portion to the semiconductor device.
【請求項8】前記絶縁環のコーナー部の内側の円弧の半
径が2mm以上であることを特徴とする請求項6または
7に記載の平型半導体装置。
8. The flat semiconductor device according to claim 6, wherein the radius of the arc inside the corner of the insulating ring is 2 mm or more.
【請求項9】前記絶縁環のコーナー部が、直線部分より
肉厚であることを特徴とする請求項8に記載の平型半導
体装置。
9. The flat semiconductor device according to claim 8, wherein a corner portion of said insulating ring is thicker than a straight portion.
【請求項10】前記絶縁環のコーナー部の外側の円弧の
中心が、内側の円弧の中心より外側にあることを特徴と
する請求項9に記載の平型半導体装置。
10. The flat semiconductor device according to claim 9, wherein the center of the arc outside the corner of the insulating ring is outside the center of the inside arc.
【請求項11】複数の半導体チップを包含することを特
徴とする請求項10に記載の平型半導体装置。
11. The flat type semiconductor device according to claim 10, comprising a plurality of semiconductor chips.
【請求項12】前記絶縁環をプレス成型および焼成によ
り製造することを特徴とする請求項6から11のいずれ
かに記載の平型半導体装置の製造方法。
12. The method of manufacturing a flat type semiconductor device according to any one of claims 6 to 11, characterized in that produced by press molding and firing the insulating ring.
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